KR101039366B1

KR101039366B1 - 발광 다이오드를 이용한 유도등 장치

Info

Publication number: KR101039366B1
Application number: KR1020090135265A
Authority: KR
Inventors: 이금성
Original assignee: 이금성
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-06-08

Abstract

LED를 조명용으로 사용하는 유도등 장치로서, 조명 LED부, 전원 회로부, 충전 회로부 및 점등 회로부로 구성되며, 상기 점등 회로부에서 상기 전원 회로부로부터의 전원 입력을 제어하는 교류 점등 트랜지스터의 베이스에 정전압 다이오드가 접속되어, 상기 교류 점등 트랜지스터의 베이스에 인가되는 전압을 일정하게 함으로써, 조명 LED에 흐르는 전류를 안정화 시킬 수 있다.

유도등, LED, 충전, 정전압

Description

발광 다이오드를 이용한 유도등 장치{GUIDANCE LIGHT APPARATUS USING LIGHT EMITTING DIODE}

본 발명은 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 이용하는 유도등(guidance light) 장치에 관한 것으로서, 특히 조명 LED로 흐르는 전류를 안정화시켜 조명 LED의 수명을 향상시킬 수 있는 유도등 장치에 관한 것이다.

유도등은 건물의 복도나 특정 위치에 설치되어, 화재 등의 위급한 상황이 발생하였을 때 안내 표시판의 역할을 하는 것으로서, 종래에는 조명용으로 형광등을 많이 사용하였으나, 최근에는 전력 소모가 적고 수명인 긴 LED 조명이 많이 사용되고 있다.

종래의 유도등 장치에서는, 전원장치로서 스위칭 모드 전원(SMPS: Switching Mode Power Supply)이 사용되고 있으며, 정상 상태에서 조명 LED를 점등시키는 교류 전원과, 정전 등에 대비한 충전 전원으로 구성된 2중 전원 방식이 사용되고 있다.

이와 같이, 종래의 전원장치에서는, 교류 전원과 충전 전원의 2중 전원 방식 을 사용하고 있으므로, 조명 LED로 필요 이상의 전류가 흐를 수 있는 문제점이 있다. 일반적으로, 조명 LED에 흐르는 전류는 한계 전류보다 10％~15％ 증가할 수 있다.

게다가, 유도등 장치 내부에서 발생하는 부품의 온도 상승으로 인하여, 한계 전류의 20%~30%까지 전류가 상승될 수 있으며, 이에 따라 조명 LED의 수명이 감소될 수 있다.

이와 같은 조명 LED의 수명 감소는 유도등 장치의 신뢰성 및 수명에 악영향을 미치게 되므로, 조명 LED로 흐르는 전류를 안정화시키는 것은 유도등 장치에서 해결해야 할 중요한 과제라고 할 수 있다.

본 발명은 상기한 종래의 유도등 장치에서 조명 LED에 과전류가 흐르게 되는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 유도등 장치의 조명 LED로 흐르는 전류를 안정화시킴으로써, 조명 LED의 발광 성능을 향상시키고, 조명 LED의 수명 감소를 방지하고자 하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED를 조명용으로 사용하는 유도등 장치는, 전원이 입력되면 안내 표시용 조명으로서 점등하는 조명 LED부와, 외부에서 공급되는 상용 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 전원 회로부와, 상기 전원 회로부로부터 직류 전원을 공급받아 축전지에 충전하는 충전 회로부와, 상기 전원 회로부로부터의 직류 전원과 상기 충전 회로부로부터의 충전 전원을 입력받아 상기 발광 다이오드의 점등을 제어하는 점등 회로부를 포함한다.

상기 점등 회로부는, 상기 전원 회로부로부터의 전원 입력을 제어하는 교류 점등 트랜지스터와, 상기 충전 회로부로부터의 전원 입력을 제어하는 직류 점등 트랜지스터를 포함하며, 상기 교류 점등 트랜지스터의 베이스(base)에는 정전압 다이오드가 접속되어, 상기 교류 점등 트랜지스터의 베이스에 인가되는 전압을 일정하게 할 수 있다.

상기 교류 점등 트랜지스터의 베이스에 인가되는 전압은, 상기 전원 회로부로부터의 직류 전원을 증폭 트랜지스터를 통해 인가할 수 있다.

상기 충전 회로부는 상기 전원 회로부로부터의 전원 입력의 상태를 표시하는 교류동작표시 LED와, 상기 축전지의 충전 상태를 표시하는 축전지감시 LED를 포함할 수 있다.

본 발명에서는, 유도등 장치에서 조명 LED에 흐르는 전류를 일정하게 유지할 수 있으므로, 조명 LED로 과전류가 흐르는 것을 방지하여, 조명 LED의 수명을 보장할 수 있다. 또한, 잡음 등에 의해 조명 LED가 반불 상태로 되는 것도 방지할 수 있다.

결국, 본 발명은 유도등 장치의 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 나타낼 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1에 본 발명의 실시예에 따른 유도등 장치의 구성을 블록도로 나타내었다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 유도등 장치는 전원 회로부(10), 점등 회로부(20), 충전 회로부(30), 조명 LED부(40)로 구성된다.

전원 회로부(10)는 외부에서 공급되는 상용 교류 전원(AC)을 입력받아 직류 전원으로 변환하여, 점등 회로부(20)를 통해 조명 LED부(40)에 전원을 공급한다. 또한, 전원 회로부(10)는 충전 회로부(30)에도 전원을 공급한다.

충전 회로부(30)는 전원 회로부(10)로부터 전원을 공급받아 축전지에 충전하고, 충전된 전원을 점등 회로부(20)를 통해 조명 LED부(40)로 공급한다. 또한, 충전 회로부(30)는 다수의 감시 LED를 통해 충전 상태나 전원 입력 상태 등을 표시한다.

점등 회로부(20)는 전원 회로부(10)나 충전 회로부(30)로부터 전원을 입력받아, 조명 LED부(40)로의 전원 공급을 제어한다. 즉, 점등 회로부(20)가 스위칭 역할을 함으로써 조명 LED의 점등을 제어하게 된다.

조명 LED부(40)는 다수의 LED로 구성되어, 안내 표시용 조명으로서의 기능을 한다.

도 1에 나타낸 유도등 장치의 전체 회로도를 도 2에 나타내었으며, 도 3 내지 도 5에는 각 부분별 회로도를 나타내었다. 도 3은 전원 회로부(10)를, 도 4는 점등 회로부(20) 및 조명 LED부(40)를, 도 5는 충전 회로부(30)를 나타내었다. 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 유도등 장치를 각 부분별로 상세히 설명한다.

먼저, 전원 회로부(10)의 동작에 대해 설명한다.

도 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 외부의 교류 전원이 퓨즈(F1)와 점검 스위치, 라인 필터를 통하여 브리지 정류다이오드(DB1)에 인가된다. 정류된 전원은 평활 콘덴서(C2)에 의하여 직류로 되며, 이 직류 전원이 스위칭 모드 전원(SMPS IC U1)에 인가되어 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 방식으로 발진하여, 그 출력이 발진 트랜스(T1)의 2차측에 유도된다.

다이오드 D4를 통한 전원은 충전 회로부(30)와 점등 회로부(20)의 직류 점등 트랜지스터(TR6)에 입력된다. 충전 회로부(30)에 인가된 전원은 충전 및 감시 LED의 점등 등에 이용되고, 직류 점등 트랜지스터(TR6)에 인가된 전원은 이 트랜지스터를 스위칭하는 데에 이용된다.

다이오드 D3을 통한 전원은 교류 점등 트랜지스터(TR5)의 컬렉터(collector)에 인가되어, 조명 LED를 점등하는 데에 이용된다.

이와 같이, 전원 회로부(10)는 점등 회로부(20)를 통해 조명 LED부(40)에 전 원을 공급하고, 충전 회로부(30)에도 전원을 공급한다.

다음으로, 점등 회로부(20)의 동작에 대해 설명한다.

도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 원격 스위치 선로인 적색(R)을 흑색(B) 선로에 연결하면, 저항(R1)과 다이오드(D1), 콘덴서(C7)를 통하여 포토커플러(PC2)의 LED에 전원이 인가되고, 내장된 포토트랜지스터가 동작하여 증폭 트랜지스터(TR3)의 베이스를 로우(Low) 레벨로 하여 증폭 트랜지스터(TR3)의 이미터(emitter) 전류가 흐르게 된다. 이 전류가 교류 점등 트랜지스터(TR5)의 베이스에 인가되어, 교류 점등 트랜지스터(TR5)의 컬렉터 전류가 흐르게 되고, 콘덴서(C8)에 의해 정류된 직류 전원이 저항(R13)을 통하여 조명 LED를 점등시키게 된다. 이때, 정전압 다이오드(ZD3)에 의하여 교류 점등 트랜지스터(TR5)의 베이스에 인가되는 전압은 항상 일정하게 유지될 수 있다.

이와 같이, 상기 정전압 다이오드(ZD3)에 의해 교류 점등 트랜지스터(TR5)의 베이스에 인가되는 전압이 일정하게 유지됨으로써, 조명 LED에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.

한편, 다이오드(D6)에 의하여 콘덴서(C9)의 직류 전원이 직류 점등 트랜지스터(TR6)의 베이스에 인가되어, 직류 점등 트랜지스터(TR6)의 이미터에 인가된 축전지(BA) 전원보다 높게 된다. 즉, 정상적으로 외부 교류 전원이 입력되는 상태에서는, 직류 점등 트랜지스터(TR6)가 역 바이어스 상태가 되어 동작하지 않는다.

그러나 정전 또는 화재로 인하여 외부 교류 전원이 입력되지 않으면, 콘덴서(C9)의 직류 전원이 없어져서, 직류 점등 트랜지스터(TR6)의 베이스는 저항(R12) 에 의하여 베이스 전류가 흘러서, 직류 점등 트랜지스터(TR6)의 이미터 전류가 저항(R14)을 통하여 흐르게 되므로, 축전지(BA)에 충전된 전원이 조명 LED를 점등시키게 된다.

원격 스위치 선로인 적색(R)을 흑색(B) 선로에 연결하지 않은 경우에는, 교류 점등 트랜지스터(TR5)의 베이스에 바이어스가 걸리지 않으므로, 조명 LED는 점등되지 않고, 축전지(BA)에 충전만 실행하게 된다. 만일, 정전압 다이오드(D3)가 없는 상태라면, 유도등의 시험 등을 위하여 축전지(BA)를 제거하게 되는 경우, 증폭 트랜지스터(TR3)와 교류 점등 트랜지스터(TR5)의 베이스 주위의 잡음(Noise) 등으로 인해, 교류 점등 트랜지스터(TR5)의 베이스에 전류가 인가되어, 조명 LED가 반불 상태(LED가 희미하게 켜진 상태)로 될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서는, 정전압 다이오드(ZD3)에 의해 교류 점등 트랜지스터(TR5)이 베이스에 바이어스가 유기되지 못하므로, 조명 LED가 반불 상태로 되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 전원 회로부(10)의 스위칭 모드 전원(SMPS)에 의한 전원 공급과 축전지(BA)로부터의 전원 공급이 동시에 되는 경우, 콘덴서(C9)의 용량이 커지는 효과로 인해 약 0.2V 정도로 콘덴서(C9)의 충전 전압이 상승하기 때문에, 교류 점등 트랜지스터(TR5)의 베이스에 걸리는 바이어스가 0.2V 정도 상승할 수 있다. 이에 따라, 조명 LED가 약 15％ 정도 밝아진다.

이와 같이, 점등 회로부(20)는 교류 점등 트랜지스터(TR5)를 통해, 전원 회로부(10)의 스위칭 모드 전원으로부터의 조명 LED부(40)로 전원이 공급되는 것을 제어하며, 또한 직류 점등 트랜지스터(TR6)를 통해 충전 회로부(30)의 축전지(BA) 로부터 조명 LED부(40)로 전원이 공급되는 것을 제어한다. 또한, 정전압 다이오드(ZD3)에 의해, 조명 LED에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 잡음 등에 의해 조명 LED가 반불 상태로 되는 것도 방지할 수 있다.

다음으로, 충전 회로부(30)의 동작에 대해 설명한다.

도 2 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 다이오드(D4)를 통한 전원이 콘덴서(C9)에 의하여 필터링 되어 저항(R8)을 통하여 교류동작표시 LED(LD1)에 흘러 교류 전원으로 동작되었음을 표시하고, 다이오드(D5)와 정전류 충전 회로를 통하여 내장된 축전지(BA)를 충전한다.

즉, 정전류 충전 트랜지스터(TR7)의 베이스에 저항 R22, R23, R8을 통하여 베이스 전류가 흐르면, 이미터 전류가 충전 저항(R21)을 통하여 축전지(BA)로 흘러 충전이 실행된다.

축전지(BA)가 완전히 충전된 상태이면, 충전 전압이 충전 저항(R21)에 인가되고, 정전압 다이오드(ZD2)의 한계 전압보다 낮아져 저항(R11)의 양단에 걸린 전압에 이 축전지 감시 트랜지스터(TR4)의 베이스가 로(Low)로 바이어스(bias) 되어, 축전지 감시 트랜지스터(TR4)의 컬렉터 전류가 흐르지 못하여, 축전지감시 LED(LD2)가 소등된다. 즉, 축전지(BA)가 완전히 충전된 상태임을 표시한다.

축전지(BA)의 커넥터 접촉 불량, 직류 퓨즈(F2) 단선으로 축전지(BA)가 연결되지 못하면 충전 저항(R21)을 통한 전압이 정전압 다이오드(ZD2)의 한계 전압보다 높아져 축전지 감시 트랜지스터(TR4)의 베이스가 하이(High)로 바이어스 되어, 축전지 감시 트랜지스터(TR4)의 컬렉터 전류가 흘러 축전지감시 LED(LD2)가 점등되어 축전지(BA)가 충분하게 충전되지 않은 상태임을 표시한다.

한편, 축전지(BA)의 불량으로 셀(Cell)이 파손되었을 경우, 셀의 전압이 강하되어(예를 들어, 3셀일 경우 3.6V에서 2.4V로 강하), 축전지감시 LED(LD2)와 다이오드(D7) 및 저항(R10)을 통해 축전지로 전류가 흐르게 된다. 따라서 상기 축전지감시 LED(LD2)가 점등된다.

상기한 바와 같이, 충전 회로부(30)는 상기 전원 회로부(10)로부터 전원을 공급받아 충전한 후, 전원 회로부(10)로부터의 전원 공급이 중단되었을 때, 조명 LED부(40)로 전원을 공급하게 된다. 또한, 충전 회로부(30)는, 교류동작표시 LED(LD1)을 통해, 전원 회로부(10)로부터의 전원이 입력되었는지의 여부를 표시하고, 또한 축전지감시 LED(LD2)을 통해, 충전 회로부(10)의 충전 상태 등을 표시한다.

본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유도등 장치의 개략적 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유도등 장치의 전체 회로도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유도등 장치에서 전원 회로부를 나타내는 회로도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유도등 장치에서 점등 회로부를 나타내는 회로도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유도등 장치에서 충전 회로부를 나타내는 회로도.

Claims

발광 다이오드(LED)를 조명용으로 사용하는 유도등 장치에 있어서,

전원이 입력되면 안내 표시용 조명으로서 점등하는 조명 LED부와,

외부에서 공급되는 상용 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 전원 회로부와,

상기 전원 회로부로부터 직류 전원을 공급받아 축전지에 충전하는 충전 회로부와,

상기 전원 회로부로부터의 직류 전원과 상기 충전 회로부로부터의 충전 전원을 입력받아, 상기 발광 다이오드의 점등을 제어하는 점등 회로부를 포함하며,

상기 점등 회로부는, 상기 전원 회로부로부터의 전원 입력을 제어하는 교류 점등 트랜지스터와, 상기 충전 회로부로부터의 전원 입력을 제어하는 직류 점등 트랜지스터를 포함하며,

상기 교류 점등 트랜지스터의 베이스에는 정전압 다이오드가 접속되어, 상기 교류 점등 트랜지스터의 베이스에 인가되는 전압을 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 이용한 유도등 장치.
제1항에 있어서,

상기 교류 점등 트랜지스터의 베이스에 인가되는 전압은

상기 전원 회로부로부터의 직류 전원을 증폭 트랜지스터를 통해 인가하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 이용한 유도등 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 충전 회로부는

상기 전원 회로부로부터의 전원 입력의 상태를 표시하는 교류동작표시 LED와, 상기 축전지의 충전 상태를 표시하는 축전지감시 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 이용한 유도등 장치.